1.1 5G网络技术基础

5G在4G基础上对速率、时延、能耗、移动性、覆盖、效率等方面进行了全方位的提升，带来更多、更全面的感知体验。5G将具备比4G更高的网络性能，理论上，5G可支持更高速的用户体验速率，每平方千米一百万的连接数密度、毫秒级的端到端时延、每平方千米数十Tbit/s的流量密度、每小时500 km以上的移动性和数十Gbit/s的峰值速率等。在网络应用方面，5G提出了三大应用场景：增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）、超高可靠低时延通信（uRLLC）。其中，eMBB主要服务于消费互联网的需求，在这种场景下强调的是网络速率，峰值速率可达到10 Gbit/s以上；mMTC服务于物联网应用，在单位面积内有大量的终端，需要网络能够支持这些终端同时接入，如智能路灯、智能水表/电表等；uRLLC对网络的时延有很高的需求。同时，这类场景对网络可靠性的要求也很高，如车联网、无人机、工业互联网等。

5G网络以一张物理基础网络实现各项网络功能，支撑多种不同的业务和应用需求，实现端到端的通信网络能力提供和网络能力的开放应用。基于5G网络架构设计的整体思想，结合建网初期2G/3G/4G/5G网络将会共存混合组网的情况，3GPP提出了5G非独立组网（NSA，Non-Stand Alone）和独立组网（SA，Stand Alone）两种组网架构。5G非独立组网架构利用LTE网络现有的核心网设备实现控制面信令的处理，通过新建5G基站支持5G NR接口；在独立组网模式下，核心网与基站都是5G的新建设备。

在无线接入网络（RAN）方面，5G RAN架构采用集中单元（CU）和分布单元（DU）独立部署的方式，以更好地满足各场景和应用的需求。CU设备处理非实时的无线高层协议栈功能，DU设备处理物理层功能和实时性需求，由DU和CU共同组成5G的基站gNB。每个CU可以连接一个或者多个DU，CU和DU之间存在多种功能分割，可以配置不同的通信场景和不同的通信需求。利用云化无线接入网（Cloud RAN）对无线接入网络进行重构，满足5G时代多种接入技术，以及RAN功能按需部署的需求；利用平台虚拟化技术，可以在同一基站平台同时承载多个不同类型的无线接入方案，并能完成接入网逻辑实体的实时动态的功能迁移和资源伸缩。

在核心网络方面，通过实现控制面和用户面的分离，将网络功能模块化。通过网络功能虚拟化（NFV）来简化核心网络部署，进而实现虚拟网络功能（VNF）的按需配置。在垂直行业应用方面，基于应用驱动来自动生成、维护、终止网络切片服务，利用敏捷的网络运维降低运营商的运营成本。

5G将通过网络切片技术实现网络定制化部署。网络切片技术是指通过网络设备编排技术，在同一个硬件设施上编排虚拟服务器、网络带宽、服务质量等专属资源以实现多个虚拟的端到端网络适配各种服务类型的不同特征需求。每个端到端切分单元即为一个网络切片，各网络切片在逻辑上隔离，一个切片的错误或故障不会影响到其他切片。在同一套物理基础上基于不同的业务需求生成逻辑隔离、独立运行的网络切片，通过基于数据中心的云化架构支撑多种应用场景。

为了满足移动网络高速发展所需的高带宽、低时延的要求，并减轻网络负荷，5G网络将引入边缘计算技术将核心网的用户面数据处理功能下沉到网络边缘，即基于SDN/NFV技术进行网络虚拟化，实现网络的扁平化扩展与增强，将IT服务环境与云计算在网络边缘相结合，构建更加智能的移动网络。

对于5G网络个人用户，可以实现更快的网速，高速下载将会成为常态，5G将与3G和4G技术一起提供服务，多种接入方式保障实现更快速的连接。由于传输速率的大幅提升，将大大增加用户的体感功能，如VR（虚拟现实）、AR（增强现实）等应用；对于企业和垂直行业的5G网络用户，通过5G应用的大量的移动终端，可以更快地排除物联网等设备故障，基于5G的网络能力，将大规模实现增强现实等新技术，企业将在提高连通性的同时降低运营成本。

关于5G网络技术的更多细节，可以参考文献[1]。